Download pdf - ДИАЛОГОВАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ ТЕКСТОВОЙ КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

24

УДК 621.001.57 А. Ю. Репин, Л. Р. Фионова, И. Г. Епишин

ДИАЛОГОВАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ ТЕКСТОВОЙ КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Аннотация. Рассматривается диалоговая информационная система, являюща-яся частью интегрированной информационной среды производственного предприятия и предназначенная для разработки текстовой конструкторской документации на специализированное технологическое оборудование. Приве-дены структура и основные функции системы.

Ключевые слова: рабочая конструкторская документация, информационная поддержка, автоматизированное составление текста, требования безопасности, критичность, риск. Abstract. The article considers interactive information system being a component of industrial enterprise integrated information environment. The system is intended for development of technical documentation for special-purpose process equipment. The athors also describe system’s structure and functionality.

Key words: design documentation, data support, computer-aided text generation, safety specification, criticality, hazard.

Введение

Разработка образцов технологического оборудования для опасных про-изводств (далее изделия) характеризуется жесткими требованиями и высокой ответственностью за качество изделий. При этом разработчики сталкиваются с такими проблемами, как:

– сжатые сроки разработки; – отсутствие типовых проектов; – отсутствие развернутых требований технического задания; – недостаточность требований нормативных документов; – отсутствие возможности проведения испытаний изделия в полном

объеме (как правило, испытания проводятся только для составных частей, а испытания на воздействие специальных факторов исключаются);

– ограниченность ресурсов при пуске-наладке изделия. В данных условиях исключительную ответственность приобретают

этапы проектирования и разработки рабочей конструкторской документации на изделие (РКД). Разработка конструкторской документации должна прово-диться оперативно и на высоком техническом уровне, так как длительное со-гласование и последующие изменения РКД недопустимы.

Как заказчики, так и исполнители заказов едины во мнении, что для эффективного решения существующих проблем принципиально необходимы CALS-методологии и технологии.

В настоящей работе рассматривается диалоговая информационная си-стема (ДИС), предназначенная для автоматизированной разработки следую-щих текстовых конструкторских документов: расчет (РР); программа и мето-дика испытаний (ПМ); инструкция по монтажу, пуску, регулированию и об-катке (ИМ); руководство по эксплуатации (РЭ) (далее документы).

Документы оформляются в соответствии со стандартами ЕСКД [1, 2], общие характеристики документов приведены в табл. 1.

№ 1 (17), 2011 Технические науки. Информатика, вычислительная техника

25


26


27

Разработка и внедрение ДИС преследует следующие цели: – обеспечение системности, комплексности, полноты, адекватности и

эффективности документированных требований к процессам жизненного цикла изделия (ЖЦИ), что в целом обеспечивает приемлемые риски разра-ботки [3];

– сокращение сроков разработки и актуализации текстовой конструк-торской документации;

– обучение и повышение квалификации персонала. Методическое и программное обеспечение ДИС направлено на реали-

зацию экспертной технологии разработки документов по критерию допусти-мой критичности, соответствующей допустимому риску изделия [4].

1. Информационная поддержка построения модели риска изделия

Построению модели риска изделия предшествует разработка функцио-нальных и информационных моделей процессов ЖЦИ «какими они должны быть». Разработка осуществляется с применением инструментария BPwin.

Модель рисков изделия строится в соответствии с определением струк-туры его критичности [4]:

Ii

i

R C , I IIi ij

j

С C , II IIIij ijk

k

C C , (1)

где I II III, ,i ij ijkС C C – значения критичности элементов I, II и III уровней соответ-

ственно. К элементам I уровня относят отдельные инциденты, возможные при

эксплуатации изделия. С целью оценивания критичностей инцидентов IiС

предусмотрена возможность подключения к программному комплексу HAZ-ARD 3.0 [5].

К элементам II уровня относят возможные: – опасности изделия (опасные состояния, несоответствия, отказы со-

ставных частей (СЧ), узлов изделия, их соединений (стыковок), деталей); – опасности средств локализации инцидентов (несоответствия, отказы

средств защиты); – опасности мониторинга и управления (несоответствия, ошибки мони-

торинга и регулирования, отказы исполнительных механизмов и средств управления);

– несоответствия, ошибки технического обслуживания. К элементам III уровня относят возможные несоответствия, ошибки

этапов жизненного цикла изделия: проектирования, изготовления, техниче-ского контроля, испытаний, монтажа, наладки, регулировки, пуска, обкатки, эксплуатации и ремонта.

В качестве непосредственных причин данного уровня рассматривают неадекватные данные, отсутствие требований, когда они необходимы, а также неадекватные требования РКД. В свою очередь данные причины разделяют на четыре классификационные группы:

a) причины, обусловливающие опасности, несоответствия и дефекты конструкции изделия;

b) причины, обусловливающие неадекватность доказательств соответ-ствия изделия на этапах его жизненного цикла;


28

c) причины, обусловливающие неадекватность ресурсов по обеспече-нию эффективной и безопасной эксплуатации изделия;

d) причины, обусловливающие неадекватность процедур по выполне-нию этапов жизненного цикла изделия.

Следует отметить, что недостатки, ошибки документов РР, ПМ, ИМ, РЭ являются большей частью причин, отнесенных к группам b, c, d.

При разработке документов их критичность в соответствии с (1) струк-турно связывается с приемлемым риском изделия.

Информационная поддержка ДИС при построении модели рисков изде-лия заключается:

– в автоматизированном классифицировании разрабатываемого изделия как технологического оборудования;

– в идентификации методов и средств обеспечения и управления изде-лием при эксплуатации;

– в идентификации возможных инцидентов и опасностей конструкции изделия;

– в автоматизированном классифицировании причинно-следственных связей опасностей;

– в идентификации возможных несоответствий, ошибок при докумен-тировании процессов (процедур) технического контроля, испытаний, пуско-наладочных работ, обкатки и эксплуатации изделия;

– в информационном поиске данных об изделиях-аналогах и соответ-ствующих документах РР, ПМ, ИМ, РЭ.

Таким образом, информационная поддержка ДИС направлена на обеспе-чение соответствующей информационной среды и достаточной полноты вход-ных данных для разработки документов по критерию приемлемой критичности.

2. Структурирование содержания разрабатываемого пакета документов

Основными задачами ДИС при структурировании являются: 1) информационная поддержка в части регламентирования подготовки

полного набора входных данных об объектах документирования и требова-ний к разработке документов;

2) автоматизация разработки: – дерева целей документирования на уровне отдельных разделов доку-

ментов; – структур (содержаний) отдельных разделов документов в соответ-

ствии с деревом целей и требованиями нормативных документов; 3) декомпозиция информационной модели рисков изделия в соответ-

ствии с разделами документов, охватывающая группы причин b, c, d; 4) формирование структуры и классифицирование структурных эле-

ментов отдельных разделов разрабатываемых документов; 5) идентификация информационных связей (входов и выходов) отдель-

ных разделов и документов в целом; 6) формальный анализ соответствия структуры на уровне содержаний и

информационных связей пакета документов требованиям системности, ком-плексности, адекватности, отсутствия дублирования;

7) автоматическое составление перечней возможных критических недо-статков, несоответствий, ошибок отдельных разделов и документов в целом; выработка рекомендаций по их предупреждению.


29

3. Информационная подготовка и построение информационных моделей объектов документирования

Информационная подготовка предусматривает сбор и систематизацию данных (в соответствии с результатами структурирования), полно и системно характеризующих объекты документирования соответствующих разделов документов.

Информационные модели разделов проектов документов оформляются в виде специально разработанных информационных карт, предназначенных для последующего формального составления текстов и анализа документов на соответствие. Автоматический выбор формы той или иной информацион-ной карты осуществляется из специально разработанной библиотеки форм карт по следующим характеристическим признакам:

– наименование документа и его раздела; – классификационные признаки изделия; – объекты документирования в соответствии с разделом и классифика-

ционными признаками изделия (согласно ГОСТ 2.106, ГОСТ 2.610); – требования нормативных документов к объектам документирования; – дополнительные характеристики, определяемые результатами функ-

ционального и информационного моделирования процессов жизненного цик-ла изделия, результаты структурирования и информационной подготовки разработки документов (данные о морфологических и структурных моделях объектов документирования).

4. Автоматизированное создание отдельных документов

Данный этап предусматривает выполнение ДИС следующих функций разработки документа:

– регламентирование порядка разработки, оформления текстового до-кумента с выдачей разработчику запросов (требований) по предоставлению полного набора входных данных для каждого раздела (если необходимо);

– информационная поддержка составления текстов отдельных струк-турных элементов разрабатываемого документа; поддержка заключается в информационном поиске и предоставлении разработчику фрагментов-анало-гов ранее разработанных образцов текстовых документов в соответствии с результатами классифицирования структурных элементов с указаниями о возможности их использования (частичное или полное);

– автоматизированное составление текста директивных процедур в со-ответствии с входными данными – информационными моделями процессов жизненного цикла изделия; при этом ДИС выполняет функции САПР техно-логических процессов;

– анализ и уточнение информационных связей составленных текстов разделов документа.

В процессе разработки документа осуществляется автоматическая про-верка и анализ проектов документов на соответствие требованиям системно-сти, комплексности, полноты, адекватности и эффективности достижения целей документирования.

На основании результатов предыдущих этапов (информационного мо-делирования критичности изделия и структурирования пакета документов) ДИС автоматически проводит:


30

– автоматизированное классифицирование разработанных текстовых разделов документов;

– автоматическое формирование (согласно результатам классифициро-вания) комплексов характеристических признаков текстовых разделов доку-ментов, выбор соответствующих алгоритмов проверки;

– автоматическую (формальную) проверку текстовых разделов доку-ментов с целью выявления возможных недостатков, несоответствий, ошибок;

– идентификацию и формирование списков выявленных недостатков, несоответствий, ошибок для каждого раздела проекта документа; списки формируются на основании принятой классификации групп b, c, d.

Далее комплексы характеристических признаков и списки несоответ-ствий, ошибок текстовых разделов документов анализируются и уточняются разработчиком документов. Установленные в результате анализа недостатки, несоответствия, ошибки устраняются в процессе доработки документов без участия ДИС.

5. Анализ и оценивание критичности проектов документов

Анализ и оценивание осуществляются с применением нечетких моде-лей системности, комплексности, полноты, адекватности и эффективности документированных требований РР, ПМ, ИМ, РЭ.

Критичность отдельных разделов документов, документов и пакета до-кументов в целом оценивается в соответствии с результатами заполнения ин-формационных карт документов в процессе информационной подготовки.

При оценивании ДИС: – регламентирует процедуру нечеткого оценивания; – осуществляет информационную поддержку и дает рекомендации при

построении функций принадлежности информационных карт документов та-ким показателям документов, как полнота, адекватность и эффективность;

– выполняет автоматически фаззификацию, нечеткий вывод, дефаззи-фикацию и, в конечном итоге, оценивание критичности каждого структурно-го элемента разрабатываемого документа.

Результатами оценивания являются оценки эффективности и критично-сти требований документов РР, ПМ, ИМ, РЭ. Качество разработанных доку-ментов считается удовлетворительным, если оценки их критичности не пре-вышают установленную предельно допустимую величину (приемлемую кри-тичность). Если оценки критичности отдельных структурных элементов не-удовлетворительны, то соответствующие документы повторно и целенаправ-ленно дорабатываются.

На рис. 1 приведена концептуальная информационная модель разра-ботки документов. ДИС включает:

– базу знаний (БЗ); – базы данных с системой управления (СУБД); – модуль управления разработкой документов; – специализированные модули разработки документа определенного

вида (РР, ПМ, ИМ, РЭ); – модуль анализа проектов документов; – модуль импорта, осуществляющий информационное взаимодействие

с plm: Лоцман; – модуль подготовки информации; – справочники, включающие нормативную базу и каталоги изделий.


31

Рис

. 1. И

нформационная

модель разработки

докум

ентов


32

Модуль управления разработкой документов объединяет специализи-рованные модули в одну подсистему и хранит данные, используемые всеми специализированными модулями.

Специализированные модули функционируют как отдельные про-граммные приложения, предназначенные в основном для извлечения кон-кретных данных из баз знаний. Они могут работать как в режиме разработки пакета документов, так и в автономном режиме (разработка соответствующе-го документа или его раздела).

Анализ развития интеллектуальных систем поддержки указывает на необходимость гибкой системы накопления знаний. Локальные информаци-онные базы знаний не могут обеспечить достаточно оперативный и гибкий поиск решений, а также не могут выходить за рамки своей компетентности. Постоянное добавление знаний в процессе эксплуатации ДИС решает эту проблему. С этой целью разрабатывается автоматизированная подсистема сбора информации.

Оболочка ДИС используется в качестве интеллектуального посредни-ка и выполняет следующие функции:

– настраивает комплекс программных приложений на решение опреде-ленных задач разработки и анализа;

– поддерживает взаимодействие пользователя с базой знаний; – организует удобный диалог системы с пользователем, «ведет» его по

этапам сбора – анализа данных и информации; – осуществляет моделирование возможных ситуаций и обеспечивает

поддержку при поиске оптимального решения задач. Оболочка ДИС обеспечивает: – предварительный анализ обрабатываемых данных об объектах доку-

ментирования (по заданным алгоритмам); – исключение ошибочных записей или суждений; – предоставление данных для дальнейшего анализа в удобной форме. Для уточнения суждений или данных могут быть использованы методы

математической статистики, алгоритмы классифицирования (идентифика-ции).

Анализ проводится в диалоговом режиме пользователя путем заполне-ния специальных форм или выбора требуемой информации из таблиц, вхо-дящих базу данных ДИС.

Оболочка ДИС предусматривает возможность автоматизированного расширения и систематизации знаний базы знаний и, следовательно, круга решаемых задач.

Основой программы-оболочки служит разработанный на языке про-граммирования Delphi 7 модуль взаимодействия разных подпрограмм, он обеспечивает выполнение следующих функций:

– обеспечение взаимодействия с PLM Лоцман; – работа с файлом проекта документа (файл, содержащий информацию

о содержании документа, его каркас); – обеспечение взаимодействия пользователя с ДИС (интерфейс); – обеспечение взаимодействия между модулями системы; – ведение разработок документов; – классифицирование разработок с целью использования новых знаний.


33

База знаний ДИС представляет собой многоуровневую структуру, каждое поле которой объединяет накопленный опыт по характеристикам объектов документирования. Все поля баз знаний независимы, но связаны между собой общей структурой для формирования выводов и решений.

Специализированные базы данных содержат фиксированные инфор-мационные элементы, используемые при разработке документа (таблицы, перечни, константы и т.д.).

Данные об объектах документирования определяются и фиксируются путем заполнения полей в экранных формах или выбора характерных при-знаков в соответствующих таблицах базы данных. Уточнение данных прово-дится по результатам анализа влияния их изменений, результаты фиксируют-ся по окончании диалога с пользователем.

Заключительный анализ данных и формирование выводов проводятся в автоматическом режиме без участия пользователя. Результаты анализа и выводы заносятся в базу данных и подключаются к базе решений для коррек-тировки и внесения необходимых поправок.

Справочная информация вызывается в автоматизированном режиме (контекстная справка) или через справочный аппарат ДИС.

ДИС интегрирована в информационную среду предприятия и ис-пользуется как навигатор в информационной среде предприятия. Она имеет доступ к электронному архиву предприятия (доступ к различным документам осуществляет по названиям (обозначениям), первым цифрам децимального номера или по маркерам, прописываемым пользователем).

ДИС имеет интегрированную среду разработки отчетов FastReport, что позволяет сохранять и открывать документы в формате .fp3 с возможностью импорта в разные офисные продукты.

Заключение

В настоящее время ДИС реализована в виде модуля интегрированной информационной системы PLM:ЛОЦМАН предприятия ОАО НПП «Хим-маш-Старт и выполняет функции информационной поддержки и структури-рования при разработке документов РР, ПМ, ИМ, РЭ.

ДИС ориентирована на инженеров-конструкторов, специалистов ОТК и службы качества. Применение системы информационной поддержки дает предприятию возможность оперативно и качественно выполнять большой объем заказов на разработку комплексов технологического оборудования для опасных химических производств.

Список литературы

1. ГОСТ 2.106–96 «ЕСКД. Текстовые документы». ВНИИНМАШ Госстандарта Рос-сии. – М., 1996. – 39 с.

2. ГОСТ 2.610–2006 «ЕСКД. Правила выполнения эксплуатационных документов». ВНИИНМАШ Госстандарта России. – М., 1996. – 37 с.

3. РД 033-418–01 «Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов». Нормативный документ Росгортехнадзора России.

4. Епишин , И . Г . Экспертная технология управления риском при проектирова-нии и разработке оборудования для опасных производств / И. Г. Епишин, С. М. Жмуркин, В. О. Трилисский // Известия высших учебных заведений. По-волжский регион. Технические науки. – 2007. – № 1. – С. 193–202.


34

5. Белов , П . Г . Экспертная система оценки риска промышленных аварий и опти-мизации мер безопасности на опасных производственных объектах / П. Г. Белов, А. И. Гражданкин, А. А. Федоров // Промышленная безопасность : материалы научного 15-го семинара. – М., 2008. – URL: http://safety.moy.su/load/13

Репин Андрей Юрьевич аспирант, Пензенский государственный университет

Repin Andrey Yuryevich Postgraduate student, Penza State University

E-mail: [email protected] Фионова Людмила Римовна доктор технических наук, профессор, декан факультета вычислительной техники, Пензенский государственный университет

Fionova Lyudmila Rimovna Doctor of engineering sciences, professor, dean of the faculty of computer engineering, Penza State University

E-mail: [email protected] Епишин Игорь Георгиевич кандидат технических наук, доцент, начальник научно-исследовательской лаборатории, ОАО НПП «Химмаш-Старт» (г. Пенза)

Epishin Igor Georgievich Candidate of engineering sciences, associate professor, head of research laboratory, Research Institute “Khimmash-Start” plc. (Penza)

E-mail: [email protected]

УДК 621.001.57

Репин, А. Ю. Диалоговая информационная система разработки текстовой кон-

структорской документации / А. Ю. Репин, Л. Р. Фионова, И. Г. Епишин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2011. – № 1 (17). – С. 24–34.